خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی دانشگاه کردستان دانشکده کشاورزی گروه مهندسی بیوسیستم خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی Physical and Mechanical Properties of Agricultural Products فصل هفتم: خواص نوری مدرس: دکتر کاوه ملازاده

1 مقدمه کاربرد خواص نوری تشخیص عیوب محصول بررسی کیفیت محصول مزیت اصلی استفاده از روش های نوری به منظور کیفیت سنجی و تشخیص عیوب محصولات کشاورزی و غذایی، غیر مخرب بودن آن است. به این نوع آزمون ها، آزمون های غیرمخرب (Non-Destructive Test (NDT)) گویند. 1

ویژگی های محصول به منظور بررسی کیفیت یا تشخیص عیوب مقدمه ویژگی های محصول به منظور بررسی کیفیت یا تشخیص عیوب ویژگی های بیرونی اندازه وزن، حجم، ابعاد شکل نسبت قطر به عمق رنگ یکنواختی، شدت رنگ عیوب لهیدگی، لکه ها، بریدگی ویژگی های درونی طعم و مزه شیرینی، ترشی، گسی، بو بافت سفتی، تردی، آبداری ارزش غذایی کربوهیدرات، پروتئین، ویتامین سرمازدگی، حفره های آب، پوسیدگی، حفره های داخلی 2

روش های غیر مخرب ارزیابی ویژگی های کیفی محصولات کشاورزی مقدمه روش های غیر مخرب ارزیابی ویژگی های کیفی محصولات کشاورزی مبنای علمی روش استفاده شده ویژگی های قابل اندازه گیری نوری پردازش تصویر اندازه، شكل، رنگ، عيوب بیرونی (ظاهری) طیف سنجی بازتابی، عبوري و جذبی؛ طیف سنجی لیزری قند، اسیدیته، محتوای جامد محلول، رنگ، عيوب درونی و بیرونی، سفتی اشعه X تصويربرداري اشعه X و CT حفره های دروني، ساختار، درجه رسيدگي مكانيكي تحريك ارتعاشي سفتي، ويسكوالاستيسيته، درجه رسيدگي صوتي و فراصوتی سفتي، ويسكوالاستيسيته، حفره های درونی، چگالي، قند الكترومغناطيسي MRI و NMR قند، محتواي رطوبتی، حفره های درونی [1] . Magnetic Resonance Imaging (MRI) [2] . Nuclear Magnetic Resonance (NMR) 3

4 طیف الکترومغناطیس λ: طول موج v: فرکانس C: سرعت نور در خلاء (3×108 m/s) 4

5 برهم کنش با نور مرئی، پرتوهای مادون قرمز و ماوراء بنفش بازتابش عبور جذب 5

6 برهم کنش با نور مرئی، پرتوهای مادون قرمز و ماوراء بنفش Iref I2 I0 Iout I1 : مقدار عبوردهی : مقدار جذب : مقدار بازتابش 6

7 برهم کنش با نور مرئی، پرتوهای مادون قرمز و ماوراء بنفش دانسیته نوری (Optical density): معیاری از مقدار انرژی برخوردی است که بطور حتم از ماده گذشته است. خاصیت فلورسانسی (Fluorescence): این خاصیت زمانی پدید می آید که یک ماده بوسیله انرژی با طول موج مشخص برانگیخته شود و انرژی را با طول موج دیگری منتشر نماید. کاربرد: تشخیص سم آفلاتوکسین در پسته تاخیر در بازتابش (Delayed-light emission): در پدیده تاخیر در بازتابش، از سطح ماده پرتوهایی در طول مدتی پس از اتمام بازتابش پرتوهای محرک ساطع می شود. این پدیده در موادی که دارای کلروفیل هستند اتفاق می افتد و با افزایش محتوای کلروفیل، طول دوره زمانی تابش تاخیری افزایش می یابد. 7

رنگ و طیف رنگی بسیاری از منابع نور (خورشید، لامپ های حبابی) پرتوهای الکترومغناطیسی با ترکیبی متعادل از کلیه طول موج های قابل مشاهده منتشر می کنند. بنابراین نور در چشم انسان سفید به نظر می رسد. نور در برخورد با محصولات کشاورزی و مواد غذایی رنگ خاصی را موجب خواهد شد. این رنگ ممکن است با کیفیت محصول در ارتباط باشد. 8

پیکسل Pixel کوچکترین جزء ساختاری یک تصویر را پیکسل می گویند. 9

فضای رنگ RGB هر رنگ با ترکيب مقاديري از هر کدام از سه رنگ پایه قرمز، سبز و آبی ايجاد مي شود. مزایا: سادگي استفاده درک آسان پشتيباني سخت افزاري مدل پایه 10

فضای رنگ RGB 11

12 فضای رنگ HSV ابعاد تشکيل دهنده اين فضا: مزیت: طیف رنگH در فاصله [0,2π] درجه اشباع رنگS در فاصله [0,1] درجه روشنايي آن V مزیت: دارای خاصيت يکنواختي ادراکي 12

13 دارای خاصيت يکنواختي ادراکي (بر پایه ساختار بینایی انسان) فضاي رنگL*a*b* یا CIELAB دارای خاصيت يکنواختي ادراکي (بر پایه ساختار بینایی انسان) مؤلفه ها L* معرف روشنايي است، بين سیاه(L*=0) تا سفید (L*=100). a* که بین رنگهای قرمز و سبز قرار می گیرد. b* که محل قرارگیری آن بین رنگ های زرد و آبي است. 13

14 تشدید مغناطیسی هسته Nuclear Magnetic Resonance (NMR) حس کردن تشدید مغناطیسی بر اساس پاسخ هسته اتم ها به میدان های مغناطیسی خارجی پایه گذاری شده است. اتم های هیدروژن در مواد بیولوژیک همانند یک دو قطبی مغناطیسی رفتار می نمایند. در یک دو قطبی مغناطیسی الکترون به دور پرتون در حال چرخش می باشد. 14

15 تشدید مغناطیسی هسته Nuclear Magnetic Resonance (NMR) در شرایط عادی، دو قطبی های مغناطیسی جهت گیری تصادفی دارند. 15

16 تشدید مغناطیسی هسته Nuclear Magnetic Resonance (NMR) هنگامی که ماده بیولوژیک درون یک میدان مغناطیسی قوی قرار گیرد، دو قطبی های مغناطیسی با میدان مغناطیسی همجهت می گردند. 16

17 تشدید مغناطیسی هسته Nuclear Magnetic Resonance (NMR) از یک پالس فرکانس رادیویی به منظور انحراف دو قطبی های مغناطیسی از راستای میدان مغناطیسی استفاده می شود. 17

18 تشدید مغناطیسی هسته Nuclear Magnetic Resonance (NMR) با قطع شدن فرکانس رادیویی، دو قطبی های مغناطیسی تمایل دارند که به حالت اولیه خود بر گردند (یعنی دوباره با راستای میدان مغناطیسی همجهت گردند). در اثر برگشت دو قطبی ها به موقعیت اولیه، یک فرکانس رادیویی ایجاد می شود. این فرکانس توسط گیرنده های بخصوصی ضبط می گردد. میزان فرکانس رادیویی دریافتی با ساختار درونی ماده در ارتباط است. 18

تعیین کیفیت میوه آووکادو با روش NMR 19

تعیین کیفیت میوه آووکادو با روش NMR 20

تعیین کیفیت میوه آووکادو با روش NMR 21

تعیین کیفیت میوه آووکادو با روش NMR 22

نمونه ای از کاربردهای روش NMR 23

Thank You !